توليد ابزار تشخيصي ماوراي صوت در مقياس نانو
دانشمندان و مهندسان دانشگاه ناتينگهام کوچکترين مبدل امواج ماوراي صورت را ساختهاند که قابليت توليد و تشخيص اين امواج را دارد.
اين مبدلها بسيار کوچکتر از انواع موجود هستند، به نحوي که ميتوان بيش از 500 عدد از آنها را در فاصلهاي به اندازه قطر موي انسان جاي داد.
با وجودي که اين مبدلها در مراحل اوليه توسعه قرار دارند، ميتوانند در اندازهگيريها و تصويربرداريهايي با مقياس هزاران برابر کوچکتر از اولتراسونيکهاي فعلي مورد استفاده قرار بگيرند. ميتوان اين ابزارها را درون سلولها قرار داده و انجام اولتراسونيک درونسلولي را با آنها عملي کرد. اين ابزار جديد همچنين ميتواند امواج ماوراي صوت با فرکانس بسيار بالا توليد کند که طول موج آنها کوتاهتر از طول موج نور مرئي باشد. از نظر تئوري ميتوان با استفاده از اين مبدلها تصاوير بسيار ريزتري نسبت به بسياري از ميکروسکوپهاي نوري قدرتمند توليد کرد.
گروه اُپتيک کاربردي بخشِ سامانههاي الکتريکي و اُپتيک که اين کار را انجام داده است، سال گذشته موفق به دريافت کمکهزينه 5 ساله 850 هزار پوندي از انجمن تحقيقات علوم فيزيکي و مهندسي (EPSRC) براي توسعه روشهاي پيشرفته ماوراي صوت شده است. اين گروه همچنين يک جايزه 350 هزار پوندي براي انجام تحقيقات مربوط به هوافضا از EPSRC دريافت کرده است.
مت کلارک يکي از اعضاي اين گروه ميگويد: «با پيشرفت فناوري نانو به ابزارهاي تشخيصي قدرتمندتري نياز داريم که بتوانند به صورت غيرمخرب عمل کرده و ويژگيهاي مکانيکي و شيميايي مواد را در اين مقياس تشخيص دهند. اين ابزارهاي ماوراي صوت جديد بسيار جذاب بوده و از توان ماوراي صوت در مقياس نانو بهره ميبرند».
اين مبدلهاي اولتراسونيک داراي ساختار ساندويچي يا حلزوني بوده و به نحوي طراحي شدهاند که هر دو ويژگي تشديد (رزونانس) اُپتيکي و اولتراسونيک را دارا هستند. وقتي يک پالس ليزري به اين مبدلها تابانده ميشود، در حالت توليد فرکانس بالا قرار گرفته و امواج ماوراي صوت را به نمونه ميتابانند. زماني که اين مبدلها توسط امواج ماوراي صوت تهييج ميشوند، تغيير شکل بسيار کوچکي پيدا کرده و اين تغيير، رزونانس اُپتيکي آنها را عوض ميکند که توسط يک ليزر شناسايي ميشود.
ميتوان اين مبدلها را با روشهاي ليتوگرافي ميکرو/نانو و يا با استفاده از خودآرايي مولکولي توليد کرد.
شايد معروفترين کاربرد ابزارهاي اولتراسونيک تصويربرداري پزشکي باشد، اما در زمينههاي مهندسي و حسگري شيميايي نيز استفادههاي وسيعي دارند. اين مبدلهاي کوچ امکان بهکارگيري اين روشها را در مقياسهاي کوچکتر فراهم ميکنند؛ بهعنوان مثال ميتوان از آنها در درون سلول و يا روي قطعات نانومهندسي شده بهره برد.
به نقل از : nano.ir
منبع:High definition diagnostic ultrasonics on the nanoscale
بهبود عملکرد متامواد با استفاده از مواد فلورسانس
فيزيکدانهاي آمريکايي اولين متاماده با ضريب شکست منفي (NIM) را که داراي تقويتکننده دروني است، توليد کردند. اين کشف ميتواند مشکل بزرگي را که طراحان «رداي نامرئي» با آن مواجه بودهاند، رفع کند. اين متاماده جذب نور را که در NIMهاي اُپتيکي روي داده و استفاده عملي از آنها را به شدت محدود ميکرد، کاهش ميدهد.
بر خلاف مواد معمولي که داراي ضريب شکست مثبت هستند، يک NIM به نحوي طراحي ميشود که داراي ضريب شکست منفي باشد. NIMها ويژگيهاي مطلوبي دارند که در مواد معمولي مشاهده نميشوند. از جمله اين ويژگيها ميتوان به قابليت تمرکز نور در نقطهاي کوچکتر از طول موج نور در يک «hyperlens» اشاره کرد. چنين ابزاري ميکروسکوپهاي نوري را قادر ميسازد تا اشياي بسيار کوچکتري را مشاهده کنند.
NIMهايي که در طول موجهاي اُپتيکي کار ميکنند، يک مشکل بسيار بزرگ دارند؛ بخشهاي فلزي آنها بخش اعظم نوري را که از آنها عبور ميکند، جذب ميکنند. يکي از راههاي غلبه بر اين مشکل، وارد کردن مواد فعالي همچون مواد رنگي ليزري روي سطح متامواد است، اما فيزيکدانها در انجام اين کار با دشواري مواجه بودهاند.
حال ولاديمير شالائف و همکارانش در دانشگاه Purdue با وارد کردن يک مولکول رنگي فلورسانس درون اجزاي عايق NIM خود، روشي براي غلبه بر مشکل جذب نور يافتهاند.
طراحي جديد آنها بر NIM «تور ماهيگيري» استوار است که شالائف چندين سال است در آزمايشگاه خود روي آنها کار ميکند. اين ساختار از يک لايه آلومينيومي ساندويچ شده ميان دو لايه نقره تشکيل ميشود. ضخامت هر لايه 50 نانومتر است. روي اين لايهها حفرات بيضي شکلي به طول 200 نانومتر و با فاصله 280 نانومتر از هم ايجاد شده و بدين ترتيب شبيه تور ماهيگيري ميشوند.
http://pnu-club.com/imported/2010/09/2862.jpg کانال هاي يون باز شدند و سبب گرم شدن نانوذرات بر اساس ميدان مغناطيسي شدند. اين تيم با حذف بخش عمدهاي از آلومينيوم و نگهداري تنها بخشهاي ستونمانندي که از فروريختن ساختار جلوگيري ميکنند، NIM فعال توليد کردند. سپس فضاهاي خالي ايجاد شده را با فيلم اپوکسي حاوي مولکول رنگي فلورسانس رودامين 800 (Rh800) پر کردند.
زماني که اين مولکولهاي Rh800 با يک پالس نوري با طول موج 690 نانومتر پمپ شوند، پس از اتمام پالس، نوري با طول موج حدود 730 نانومتر به مدت چند نانوثانيه از خود نشر ميکنند. اگر در طول اين مدت يک روبشگر پالس نوري در محدوده 730 نانومتر به مولکول رنگي تابانده شود، نشر نور از اين مولکول را تحريک خواهد کرد. نور برانگيخته معادل روبشگر نوري بوده و در نتيجه پالس روبشگر تقويت ميشود.
شالائف ميگويد NIMهاي فعال ميتوانند براي توليد ابزارهاي اُپتيکي عجيبي همچون ابرلنزها به کار روند. حتي ميتوان از اين فناوري براي توليد رداهايي که نور را در اطراف يک جسم خم کرده و در نتيجه آن جسم را نامرئي ميکنند، بهره برد.
جزئيات اين کار در مجله Nature منتشر شده است.
به نقل از : nano.ir
منبع:Fluorescent dye boosts metamaterial performance - nanotechweb.org
توليد يک حسگر الکتروشيميايي براي ترکيبات سمي
دانشمندان با استفاده از کربن تغييريافته با نانوميلههاي اکسيد روي يک حسگر شيميايي پايدار و بسيار کارا براي هيدرازين ساختهاند.
هيدرازين، N2H4، يک ماده سمي عصبي و سرطانزاست و ميتواند آسيبهاي بسيار شديدي به کبد، ريهها و کليهها وارد کند. اين ماده در صنعت بيشتر به عنوان عامل ايجاد فوم در توليد فومهاي پليمري و همچنين بهعنوان ماده اوليه سنتز کاتاليزورها، مواد شيميايي کشاورزي، و مواد دارويي مورد استفاده قرار ميگيرد. بنابراين براي کاربردهاي ايمني، وجود يک حسگر قابل اعتماد براي هيدرازين بسيار ضروري است.
از ميان تمام روشهايي که براي تشخيص هيدرازين گزارش شده است، روشهاي الکتروشيميايي نويدبخشتر از بقيه بودهاند، زيرا ارزن، قابل حمل، و بسيار حساس بوده و زمان پاسخدهي سريعي دارند. الکترودهاي تغيير يافته با نانوذراتي همچون نانوساختارهاي اکسيد روي مزاياي زيادي دارند که عمدتاً بهدليل مساحت سطحي بالا، مقاومت پايين و نسبت سيگنال به نويز بالا است. با اين حال بهدليل پايداري پايين اين الکترودها در بسياري از الکتروليتها، امکان کاربرد عملي آنها وجود ندارد.
http://pnu-club.com/imported/2010/09/2863.jpg کانال هاي يون باز شدند و سبب گرم شدن نانوذرات بر اساس ميدان مغناطيسي شدند. جينپينگ ليو و همکارانش در دانشگاه طبيعي Huazong در چين با روکشدهي نانوميلههاي اکسيد روي با يک لايه چندنانومتري از کربن (با استفاده از روش ساده غوطهوري-کلسينه کردن) اين مشکل را حل کردهاند. رسانايي الکتريکي بالاي کربن، حساسيت حسگر را از طريق تسهيل انتقال الکترونهاي مربوط به اکسيداسيون هيدرازين افزايش ميدهد. به علاوه، بياثر بودن شيميايي اين ماده، نانوميلههاي اکسيد روي را از خورده شدن توسط الکتروليت محافظت ميکند.
ليو ميگويد: «علاوه بر اين که حساسيت و پايداري حسگر بهبود يافته است، طراحي الکترود نيز بهگونهاي صورت گرفته است که نيازي بهروشهاي معمول ساخت الکترود که مشکل و گران هستند، وجود ندارد».
گرگوري وايلدگوز، متخصص سطوح نانولولهاي کربني براي استفاده در کاربردهاي بهبوديافته حسگري و کاتاليز در دانشگاه آنجليناي شرقي ميگويد: «همافزايي ميان روکش گرافيتي بيشکل با اکسيد روي زيرين که منجر به بهبود عملکرد الکتروآناليتيکي الکترود در مقايسه با نانولولههاي کربني عمودي ميشود، بسيار جذاب است. بهنظر ميرسد برهمکنشهاي نانومقياس جالبي در اين سامانه اتفاق ميافتند که ارزش مطالعه بيشتر را دارند».
همچنين ميتوان از الکترود توليد شده در کاربردهاي ديگري همچون باتريها و پيلهاي فتوالکتروشيميايي استفاده کرد. ليو ميگويد: «گام بعدي بهينهسازي بيشتر روشهاي سنتزي است تا امکان رشد يکنواخت و تکرارپذير آرايههاي نانوميلهاي روکشدهي شده با کربن در مقياس وسيع و به صورت مستقيم روي جمعکننده جريان ايجاد شود».
به نقل از : nano.ir
منبع:A novel electrochemical hydrazine sensor
بهبود خواص نوري نانوربانهاي اکسيد روي
خواص نوري نانوربانهاي اکسيد روي، بهوسيلهي محققان دانشگاه آزاد اسلامي واحد مسجد سليمان و پژوهشگران دانشگاه مالاياي مالزي، بهبود يافت.
با توجه به اينکه نانوساختارهاي اکسيد روي داراي گاف انرژي بزرگي هستند، ميتوان از آنها در نانوسيمها استفاده کرد.
دکتر رامين يوسفي، دانشجوي دکتري تخصصي فيزيک، براي بهبود خواص نوري نانوروبانهاي اکسيد روي، به بازپخت نانوروبانهاي اکسيد روي آلاييده شده با گوگرد در شرايط اتمسفر هوا و دماي بين 400 تا 600 درجهي سانتيگراد پرداختهاست.
وي در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژهي توسعهي فناوري نانو گفت: «در اين کار ما متوجه شديم که اين بازپخت، ميتواند خواص نوري اين نانوساختارها را تا حد زيادي افزايش دهد».
وي در ادامه اظهار داشت: «بهطور کلي، ميتوان دو نوع آلاينده را در نيمهرساناهاي اکسيدي مانند اکسيد روي به کار برد، آلايندههايي که بهجاي روي در ساختار اکسيد روي قرار ميگيرند و يا آنهايي که بهجاي اکسيژن قرار ميگيرند. از آنجايي که گوگرد و اکسيژن در يک گروه از جدول تناوبي هستند و رفتار مشابهي با هم دارند، گوگرد ميتواند در اين ترکيب، جايگزين اکسيژن شود».
آقاي يوسفي در اين کار تحقيقاتي، از روش انتقال بخار اشباع در يک راکتور کوره افقي براي رشد نانوروبانها استفاده کردهاست. وي از پودر خالص اکسيد روي به عنوان منبع اکسيد روي و از سولفات منيزيم بهعنوان منبع گوگرد در راکتور استفاده نمودهاست. زيرلايههاي سيليکوني را نيز براي رشد نانوروبانها انتخاب کردهاست. از سويي ديگر، دماي دو نوع پودر را متفاوت در نظر گرفتهاست و زيرلايهي سيليکوني را هم در دماي پايينتري قرار دادهاست.
از نانوساختارهاي اکسيد روي که نانومادهاي استراتژيک محسوب ميشود، ميتوان در صنعت الکترونيک نوري استفاده نمود.
جزئيات اين پژوهش -که با همکاري مرحوم پرفسور برهانالدين کمالالدين انجام شده،- در مجلهي Solid State Sciences (جلد12، صفحات 256-252، سال2010) منتشر شدهاست.
منبع :nano.ir
روشي نوين براي اندازهگيري هيدرازين
محققان دانشگاه تبريز، به کمک الکترودهاي اصلاح شده با نانوذرات نقره، موفق به اندازهگيري هيدرازين با هزينهي کمتري شدند.
گزارشهاي موجود از مسموميتهاي حاد خوراکي با هيدرازين حاکي از آن است که خوردن حدود 20 تا 50 ميليليتر هيدرازين ميتواند مرگآور باشد. سرطانزايي هيدرازين در جانوران آزمايشگاهي به اثبات رسيدهاست، ولي در مورد انسان، دادههاي کافي براي چنين ادعايي وجود ندارد. بدين ترتيب، اندازهگيري هيدرازين موضوع مهمي است که محققان تبريزي گام مهمي در اين جهت برداشتهاند.
دکتر ميرقاسم حسيني، دانشيار دانشگاه تبريز، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژهي توسعهي فناوري نانو با بيان اين مطلب که «ارزانترين، سادهترين و در عين حال دقيقترين روش براي اندازهگيري هيدرازين، روشهاي الکتروشيميايي است»، افزود: «مشکل عمده در اندازهگيري هيدرازين با الکترودهاي جامد، وجود تمايل نسبتا زياد اکسيداسيون آن است. البته فلزاتي مانند طلا، پلاتين و نقره براي اکسايش آندي هيدرازين مناسب هستند اما به دليل محدوديتهاي اقتصادي، استفاده از اين فلزات در صنعت مقرون به صرفه نيست».
وي راهحل اين مسئله را استفاده از «اصلاحگرهاي سطح الکترود» دانست و اظهار داشت: «در اين راستا، در پژوهش حاضر از فلز تيتانيم به عنوان زيرلايه استفاده شدهاست».
دکتر حسيني در ادامه اذعان داشت: «تيتانيم فلز فعالي است که به سرعت در هواي معمولي، اکسيد ميشود و لايهاي غيريکنواخت و چسبنده از اکسيد تيتانيم روي سطح آن ايجاد ميشود. بنابراين اولين مرحله، برداشتن اين زيرلايه است که با استفاده از روشهاي مختلف، امکانپذير است. بعد از حذف زيرلايه از روي سطح تيتانيم، به کمک روش الکتروپليمريزاسيون، پوششي از پليآنيلين و در ادامه نانوذرات نقره را روي اين پوشش پليمري ايجاد نموديم و در نهايت، فعاليت الکتروکاتاليستي آن را در فرايند اکسيداسيون الکتروشيميايي هيدرازين بررسي کرديم».
دانشيار دانشگاه تبريز نتيجه اين پژوهش را، تهيهي الکترودي با مساحت سطح زياد، فعاليت الکتروکاتاليستي بالا و قيمت تمام شده پايين بيان کرد که در مقايسه با الکترود نقره، فعاليت الکتروکاتاليستي بيشتري دارد.
دکتر حسيني در پايان تاکيد کرد: «در ادامه نيز سعي داريم که با بررسي زيرساختهاي موجود در کشور، اين کار را به مرحلهي تجاريسازي برسانيم. البته ناگفته نماند که حمايت سازمانهاي دخيل در اين مسير، لازم و ضروري است».
اين پروژه با همکاري آقاي محمدمحسن مومني هامانه انجام شده و جزئيات آن در مجلهي MKS است. '> MKS است. '> J </SPAN></SPAN>Mater Sci (جلد 45، صفحات 3310- 3304، سال 2010) منتشر شدهاست.
منبع :nano.ir
نانوکاتاليزوري با توانايي چندين بار بازيافت در دانشگاه شيراز سنتز شد
نانوکاتاليزور پالاديم با توانايي چندين بار بازيافت بههمت پژوهشگران دانشگاه شيراز، سنتز شد. از اين کاتاليزور ميتوان براي حذف آلودگي TCE(تري كلرو اتيلن) از آب و فاضلاب و كاهش آلايندهي منوكسيدكربن و هيدروژن در مبدل كاتاليزور خودروها استفاده نمود.
نانوكاتاليزور فلزي پالاديم جايگاه بسيار ارزشمندي در توليد مواد شيميايي، مواد طبيعي و داروها دارد. چنانچه نانوذرهي پلاديم روي بستر پليمري قرار گيرد، امكان بازيافت و استفادهي مجدد آن وجود خواهد داشت كه اين مهم در صنعت بسيار حايز اهميت و مقرون بهصرفه است. دکتر بهمن تمامي، استاد شيمي پليمر دانشگاه شيراز، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژهي توسعهي فناوري نانو گفت: «جدا شدن نانوذرات پالاديم از سطح پليمر بسيار كم است که اين مسئله، امكان استفادهي مجدد نانوكاتاليست را بهبود بخشيده و آلودگي را به وسيلهي فلز در محيطي كه نانوكاتاليست در آن استفاده ميشود، كاهش ميدهد».
دکتر تهامي به همراه خانم سهيلا قاسمي موفق به تهيهي نانوذرات پالاديم بر بستر پليمر شبكهاي پلياكريلآميد، شناسايي آن و بررسي فعاليت كاتاليزوري اين كاتاليست در واكنشهاي شيميايي تشكيل باند كربن- كربن (بهعنوان واكنش مدل) شدهاند.
وي در مورد نتايج اين کار پژوهشي اظهار داشت: «در اين پژوهش، نانوذرات پالاديم قرار گرفته بر بستر پلياكريل آميد شبكهاي را تهيه و شناسايي كرديم. مطالعهي آزمونهاي TEM و XRD نشان ميدهد كه اندازهي نانوذرات پالاديم حدودا 50 نانومتر است. از طرفي، فعاليت كاتاليزوري خوب اين ماده در واكنشهاي شيميايي مانند تشكيل پيوند كربن-كربن اهميت زيادي در ساخت تركيبات پيچيدهي طبيعي از جمله داروها دارد. همچنين اين نانوكاتاليزور چندين مرتبه با موفقيت بازيافت شد و مورد استفادهي مجدد قرار گرفت. بستر مورد استفاده در اين پژوهش، پلياكريل آميد بود كه يك پليمر آبدوست است و چنانچه در كاربردهاي زيستي استفاده گردد با محيطهاي آبي كاملا سازگار است و ميتواند فعاليت خوبي در اين محيطها از خود نشان دهد».
جزئيات اين پژوهش در مجلهي Journal of Molecular Catalysis A (جلد 322، صفحات 105- 98، سال 2010) منتشر شدهاست.
منبع :nano.ir
استفاده از نانوذرات پلاتين براي بهبود عملکرد پيل سوختي
محققان دانشگاه کرنل در مسير توليد پيلهاي سوختي تجاري کارا و ارزانقيمت، موفق به کشف کاتاليستي شدند که قادر است پيلهاي سوختي را پايدارتر، ارزانتر، مقاومتر در برابر سميت منوکسيد کربن و با عمر طولاني نسبت به نمونههاي پيشين کند.
پيلهاي سوختي هيدروژني بهعنوان جايگزيني براي سوختهاي فسيلي در خودروها در نظر گرفته شدهاند. اين پيلها قادرند انرژي مورد نياز خودرو را براي طي مسافتهاي طولاني تأمين کنند؛ در حالي که آلايندگي دياکسيد کربن در آنها حذف شده و به جاي آن، آب از اگزوز خودروها بيرون ميآيد. پيلهاي سوختي براي فعاليت نيازمند هيدروژن بسيار خالص هستند كه براي اين کار بايد منوکسيد کربن از سوختهاي معمولي زدوده شود که فرايندي بسيار گرانقيمت است و مشکلي براي تجاريسازي پيلهاي سوختي محسوب ميشود (هيدروژن از سوختهاي معمولي به دست ميآيد).
پيلهاي سوختي به جاي سوزاندن سوخت، بهصورت الکتروشيميايي آن را تجزيه و با اين کار انرژي را مستقيماً به الکتريسيته تبديل ميکنند. مشکل اصلي در اين پيلها گراني پلاتين و آلياژ روتنيوم/پلاتين است که اغلب بهعنوان کاتاليست در غشاي تبادل يون اين پيلها استفاده ميشود، از طرفي اگر مجاورت منوکسيد کربن (حتي در مقادير بسيار اندک) قرار گيرد، بهراحتي دچار آسيب ميشوند.
براي افزايش مقاومت اين کاتاليستها محققان دانشگاه کرنل، نانوذرات پلاتين را روي بستري از جنس اکسيد تيتانيوم ريخته، براي افزايش هدايت الکتريکي آن، مقداري تنگستن به آن اضافه کردند. نتايج تحقيقات آنها نشان داد كه اين کاتاليست جديد ميتواند در مقادير 2 درصد منوکسيد کربن فعاليت داشته باشد؛ اين در حالي است که اين رقم 2000 برابر مقداري است که موجب مسموم شدن پلاتين ميشود. علاوه بر اين، اين ماده بسيار پايدار و ارزانتر از پلاتين خالص است. با استفاده از اين کاتاليست ميتوان از سوخت هيدروژني که خيلي پاکيزه نيست، نيز استفاده کرد زيرا هيدروژن از آن دسته از مشتقات نفتي به دست ميآيد که اين مواد نيز داراي آلودگي منوکسيد کربن است. زدودن منوکسيد کربن از اين مواد بسيار گرانقيمت است.
هماكنون محققان آماده ميشوند تا از اين کاتاليست در يک پيل سوختي واقعي استفاده کرده، آن را تست کنند، تاکنون نشانهها بسيار خوب بودهاست. به گفتهي يکي از محققان اين پروژه، نتايج ابتدايي نشان داده که پيل سوختي حاوي پلاتين بهسرعت مسموم شده، از کار ميافتد؛ اما پيل حاوي اين کاتاليست در حال کار کردن است.
به نقل از : nano.ir
منبع :
http://esciencenews.com/articles/2010/08/02/new.catalyst.platinum.nanoparticles.could.lead.con k.out.free.stable.fuel.cells